2011北京高考第二輪綜合專題復習交變電流專題復習

1、知識網(wǎng)絡考綱要求內容要求 交變電流、交變電流的圖象 正弦交變電流的函數(shù)表達式、峰值和有效值 理想變壓器 遠距離輸電IIII命題規(guī)律 1從近五年的高考試題可以看出，本專題內容考查的知識點不是很多，一般以難度中等或中等偏下的考題出現(xiàn)。通常是選擇題。 2重點考查交流電的產生原理、圖象、表達式以及交流電的有效值、變壓器的原理、遠距離輸電中線路損耗問題。其中考查頻率較高的是交流電有效值、變壓器的有關知識。 3這部分知識常與電場和力學知識結合在一起考查學生的綜合分析能力，如帶電粒子在交變電場中的運動等。 4交流電路與工農業(yè)生產和日常生活緊密結合，在近幾年的高考中出現(xiàn)的頻率較高。 預計在今后的高考中本專題高

2、考的熱點仍是交變電流四值的計算以及變壓器的原理和應用，還有涉及民生的遠距離輸電等。 但從新課標地區(qū)題型的涉及和安排來看，本專題出大型計算題的可能性不大，應以選擇題為主，但不排除與其他專題的知識點結合出綜合性的題目。復習策略 1要注意區(qū)分瞬時值、有效值、最大值、平均值 （1）瞬時值隨時間做周期性變化，表達式為。 （2）有效值是利用電流的熱效應定義的，即如果交流電通過電阻時產生的熱量與直流電通過同一電阻在相同時間內產生的熱量相等，則直流電的數(shù)值就是該交流電的有效值。 （3）最大值用來計算，是穿過線圈平面的磁通量為零時的感應電動勢。 （4）平均值是利用來進行計算的，計算電量時用平均值。 2理想變壓器

3、的有關問題，要注意掌握電流比的應用，當只有一原一副時電流比，當理想變壓器為一原多副時，電流比關系則不適用，只能利用輸入功率與輸出功率相等來進行計算。第一部分 交變電流的產生和描述知識要點梳理知識點一交變電流的產生及變化規(guī)律知識梳理1交變電流的定義 大小和方向都隨時間做周期性變化的電流叫交變電流。2正弦交變電流 隨時間按正弦規(guī)律變化的交變電流叫做正弦交變電流，正弦交變電流的圖象是正弦曲線。3交變電流的產生 （1）產生方法：將一個平面線圈置于勻強磁場中，并使它繞垂直于磁場方向的軸做勻速轉動，線圈中就會產生正（余）弦交流電。 （2）中性面：與磁場方向垂直的平面叫中性面，當線圈轉到中性面位置時，穿過線

4、圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為0，感應電動勢為0，線圈轉動一周，兩次經(jīng)過中性面，線圈每經(jīng)過一次中性面，電流的方向就改變一次。4交變電流的變化規(guī)律 正弦交流電的電動勢隨時間的變化規(guī)律為，其中, t=0時，線圈在中性面的位置。特別提醒： （1）矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，僅是產生交變電流的一種方式，但不是惟一方式。例如導體在勻強磁場中垂直磁場方向，按正弦規(guī)律運動切割磁感線也產生正弦交流電。 （2）線圈所在的計時位置不同，產生的交變電流的正、余弦函數(shù)的規(guī)律表達式不同。疑難導析1、正弦式交變電流的變化規(guī)律（線圈在中性面位置開始計時）函數(shù)圖象磁通量電動勢電壓電流2、對中性面的理解 交流電瞬時值表達

5、式的具體形式是由開始計時的時刻和正方向的規(guī)定共同決定的。若從中性面開始計時，雖然該時刻穿過線圈的磁通量最大，但線圈兩邊的運動方向恰與磁場方向平行，不切割磁感線，電動勢為零，故其表達式為；但若從線圈平面和磁場平行時開始計時，雖然該時刻穿過線圈的磁通量為零，但由于此時線圈兩邊的速度方向和磁場方向垂直，電動勢最大，故其表達式為。 當線圈平面轉至中性面時，穿過線圈的磁通量最大，但磁通量的變化率為零，此時線圈里的感應電動勢為零，中性面又是交變電流的方向轉折點。：矩形線框繞垂直于勻強磁場且在線框平面的軸勻速轉動時產生了交變電流，下列說法正確的是（ ） A當線框位于中性面時，線框中感應電動勢最大 B當穿過線

6、框的磁通量為零時，線框中的感應電動勢也為零 C每當線框經(jīng)過中性面時，感應電動勢或感應電流方向就改變一次 D線框經(jīng)過中性面時，各邊切割磁感線的速度為零答案：CD解析：線框位于中性面時，線框平面與磁感線垂直，穿過線框的磁通量最大，但此時切割磁感線的兩邊的速度與磁感線平行，即不切割磁感線，所以電動勢等于零，也應該認識到此時穿過線框的磁通量的變化率等于零，感應電動勢或感應電流的方向也就在此時刻變化。垂直于中性面時，穿過線框的磁通量為零，但切割磁感線的兩邊都垂直切割，有效切割速度最大，所以感應電動勢最大，也可以說此時穿過線框的磁通量的變化率最大。故C、D選項正確。知識點二表征交變電流的物理量知識梳理1交

7、變電流的四值（1）瞬時值 交變電流某一時刻的值；瞬時值是時間的函數(shù)，不同時刻，瞬時值不同。（2）最大值，當線圈平面與磁感線平行時、交變電流的電動勢最大，交變電流的最大值反映的是交變電流大小的變化范圍。 最大值可以用來表示交變電流的強弱或電壓的高低，但不適于用來表示交流電產生的熱量。最大值在實際中有一定的指導意義，所有使用交變電流的用電器，其最大耐壓值應大于其使用的交變電壓的最大值，電容器上的標稱電壓值是電容器兩極間所允許施加電壓的最大值。（3）有效值 正弦交流電的有效值是根據(jù)熱效應來規(guī)定的，讓交流和直流通過相同阻值的電阻，如果它們在相同的時間內產生的熱量相同，就把這一直流的數(shù)值，叫做該交變電流

8、的有效值，用E、I表示正弦（余弦）交變電流的有效值，有效值與最大值之間的關系為。 我們通常說家庭電路的電壓是220 V，是指其有效值，各種使用交變電流的電器設備上所標的額定電壓和額定電流都是有效值，一般交流電流表和交流電壓表測量的數(shù)值也是有效值。（4）平均值 交變電流的平均值是交變電流圖象中波形與橫軸（t軸）所圍的面積跟時間的比值，其值可用計算。2交變電流的周期和頻率 （1）周期T：交變電流完成一次周期性變化（線圈轉一周）所需的時間。 （2）頻率f：交變電流在1 s內完成周期性變化的次數(shù)。 （3）周期和頻率的關系：。 （4）角頻率。 我國工農業(yè)生產和生活用的交變電流的周期是0.02 s，頻率是

9、50 Hz。疑難導析一、描述交變電流的物理量的比較物理量物理含義重要關系適用情況及說明瞬時值交變電流某一時刻的值計算線圈某時刻的受力情況或力矩的瞬時值最大值最大的瞬時值討論電容器的擊穿電壓有效值跟交變電流的熱效應等效的恒定電流值對正（余）弦交流電有：（1）計算與電流的熱效應有關的量（如功、功率、熱量）等（2）電氣設備“銘牌”上所標的一般是有效值（3）保險絲的熔斷電流為有效值平均值交變電流圖像中圖線與時間軸所夾的面積與時間的比值計算通過電路截面的電荷量周期完成一次周期性變化所用的時間物理意義：表示交變電流變化快慢的物理量頻率1s內完成周期性變化的次數(shù)我國民用交變電流：T=0. 02 s，f=50

10、 Hz，二、幾種典型交流電的有效值1正弦式的交流電，其有效值與最大值的關系是：。2正弦半波交流電的有效值 若將圖所示的交流電加在電阻R上，那么經(jīng)一個周期產生的熱量應等于它為全波交流電時的l2， 即，而，因而得。 同理得。3正弦單向脈沖電流的有效值 因為電流熱效應與電流方向無關，所以圖所示正弦單向脈動電流與正弦交流電通入電阻時所產生的熱效應完全相同，即,。4矩形脈沖電流的有效值 如圖所示電流實質是一種脈沖直流電，當它通入電阻后一個周期內產生的熱量相當于直流電產生熱量的，這里是一個周期內脈沖時間。 由，或， 得，。 當時, ，。5非對稱性交流電有效值 假設讓一直流電壓U和圖所示的交流電壓分別加在同

11、一電阻上，交流電在一個周期內產生的熱量為，直流電在相等時間內產生的熱量，根據(jù)它們的熱量相等有得: 同理有。 特別提醒： （1）關系式：，適用于正（余）弦交流電，對于非正（余）弦交流電，上述關系不成立。所以解題時切忌不分條件地亂套關系，而要靈活、冷靜地處理。 （2）求解I的一般方法：將原交變電流分成方便確定有效值的幾段，利用焦耳定律表示出一個周期內產生的總熱量，根據(jù)電流的熱效應，該熱量等于，從而求出I。三、如何理解交流電的平均值? 交流電的平均值是指一段時間內交流電瞬時值的平均值。平均值是由公式確定。它表現(xiàn)為交流圖象中波形與橫軸（t軸）所圍的“面積”對時間的比值，其值大小與所取時間間隔有關。如正

12、弦式交流電，其正半周期或負半周期的平均電動勢大小為，而一個周期內的平均電動勢卻為零而技術上應用的交流電的平均值是指一個周期交流電的絕對值的平均值，也等于交流電在正半個周期或周期內的平均值。同一交流電的平均值和有效值并不相同。 不同時間內平均值一般不同，平均值大小還和電流的方向有關，若一段時間內電流的方向發(fā)生改變，則流過導線橫截面上的電荷量為兩個方向上的電荷量之差；平均值是和電荷量相關聯(lián)的，所以凡涉及計算一段時間內通過導線橫截面上電荷量的問題，應利用平均值處理。四、交變電流的瞬時值的大小與變化的快慢是一回事嗎? 交流電的電壓或電流變化的快慢（變化率），在圖線上等于某瞬間切線的斜率，它與電壓或電流

13、瞬時值的大小是兩回事。瞬時值最大時，變化率最?。ǖ扔诹悖?；瞬時值為零時，變化率恰好最大。在具體問題中，必須弄清楚哪些量與瞬時值有關，哪些量與變化率有關。五、如何理解正弦交變電流的圖象? 正弦交變電流隨時間的變化情況可以從圖象上表示出來，圖象描述的是交變電流隨時間變化的規(guī)律，它是一條正弦曲線，如圖所示。從圖中我們可以找出正弦交變電流的最大值、周期T，也可以根據(jù)線圈在中性面時感應電動勢e為零、感應電流i為零、線圈中的磁通量最大的特點找出線圈旋轉到中性面的時刻；線圈中磁通量最大的時刻是零時刻、時刻和時刻。也可以根據(jù)線圈旋轉至平行磁感線時，感應電動勢最大、線圈中感應電流最大和磁通量為零的特點，找出線圈

14、平行磁感線的時刻；線圈中磁通量為零是在時刻和時刻，感應電動勢最大和感應電流最大的時刻時刻和時刻。：一矩形線圈在勻強磁場中以角速度rad/s勻速轉動，產生的交變電動勢的圖象如圖所示，則（ ） A交變電流的頻率是Hz B當t=0時，線圈平面與磁感線平行 C當t=0.5 s時，e有最大值 D交變電流的周期是0.5 s答案：D解析：由于線圈轉動的角速度已知，所以線圈的轉動頻率可以由公式直接得出，線圈的頻率和交變電流的頻率是相同的，rad/s，而，故f=2Hz，0.5s。由圖象可看出：t=0時，e=0，線圈位于中性面，即線圈平面跟磁感線垂直。t=0. 5s時，所以應選D。知識點三電感和電容對交變電流的作

15、用知識梳理1電感對交變電流的阻礙作用 電感對交變電流有阻礙作用，電感對交變電流阻礙作用的大小，用感抗表示，。 電感對交變電流有阻礙作用的原因是：當線圈中電流發(fā)生變化時，在線圈本身中產生自感電動勢，自感電動勢總是阻礙線圈中電流的變化。 扼流圈有兩種，一種叫低頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)L很大，作用是阻交流，通直流；另一種叫高頻扼流圈，線圈的自感系數(shù)L很小，作用是阻高頻，通低頻。2電容對交變電流的作用 （1）交變電流能夠通過電容器，電容器交替進行充電和放電，電路中就有了電流，表現(xiàn)為交流“通過”了電容器，實際上自由電荷并沒有通過電容器兩極板間的電介質。 （2）電容器對交變電流的阻礙作用：電容器對交變電流

16、有阻礙作用，電容器對交變電流阻礙作用的大小，用容抗表示，。 電容器的作用“通高頻、阻低頻”或“通交流，隔直流”。疑難導析一、為什么交流電能夠“通過”電容器? 1電容器的兩極板之間是相互絕緣的，不論是恒定電流還是交變電流，自由電荷都不能通過兩極板之間的絕緣體（電介質）。通常所說的交變電流“通過”電容器，并不是自由電荷穿過了電容器，而是在交流電源作用下，當電壓升高時電容器充電，電容器極板上的電荷量增加，形成充電電流，如圖甲，當電壓降低時電容器放電，電容器極板上的電荷量減少，形成放電電流；如圖乙，由于電容器反復不斷地充電和放電，使電路中有持續(xù)的交變電流。 2當電容器與直流電源的兩極相連接時，除了接通

17、的瞬間因電容器充電而有瞬時電流外，一旦充電完畢，電容器兩極板間的電壓與電源兩極的電壓相等，且保持不變，電路中就沒有電流了。二、電感和電容對交變電流作用的比較電感電容對電流的作用只對交變電流有阻礙作用直流電不能通過電容器，交流電能通過但有阻礙作用影響因素自感系數(shù)越大，交流電頻率越大，阻礙作用越大，即感抗越大電容越大，交流電頻率越大，阻礙作用越小，即容抗越小應用低頻扼流圈：通直流、阻交流高頻扼流圈：通低頻、阻高頻隔直電容：通交流、隔直流旁路電容：通高頻、阻低頻方法提示：減小電感和電容對交變電流的阻礙作用的方法： （1）減小電感阻礙作用方法是減小電感，降低交變電流頻率。 （2）減小電容阻礙作用方法是

18、增大電容，增大交變電流頻率。三、電阻、感抗、容抗的區(qū)別電阻感抗容抗產生的原因定向移動的電荷與不動的離子間的碰撞電感線圈的自感現(xiàn)象阻礙電流的變化極板上所帶電荷對定向移動電荷的阻礙阻礙的特點對直流、交流均有阻礙作用通直流、阻交流，通低頻、阻高頻通交流、隔直流，通高頻、阻低頻相關因素由導體本身決定（長短、粗細、材料），與溫度有關由線圈本身的自感系數(shù)和交變電流的頻率共同決定由電容的大小和交變電流的頻率共同決定電能的轉化電流通過電阻做功，電能轉化為內能電能和磁場能往復轉化電流的能與電場能往復轉化：如圖所示電路中，L為電感線圈，R為燈泡，電流表內阻為零，電壓表內阻無限大，交流電源的電壓 V。若保持電壓的有

19、效值不變，只將電源頻率改為100 Hz，下列說法中正確的有（ ） A電流表示數(shù)增大 B電壓表示數(shù)增大 C燈泡變暗 D燈泡變亮答案：BC解析：由，可得電源原來的頻率為f=50 Hz。 當電源頻率由原來的50 Hz增為100 Hz時，線圈的感抗增大；在電壓不變的情況下，電路中的電流減小，選項A錯誤。 燈泡的電阻R是一定的，電流減小時，實際消耗的電功率變小，燈泡變暗，選項C正確，D錯誤。 電壓表與電感線圈并聯(lián)，其示數(shù)為線圈兩端的電壓；設燈泡兩端電壓為則電源電壓的有效值為因，故電流I減小時，減小，因電源電壓有效值保持不變，故增大，選項B正確。典型例題透析題型一交變電流的產生及變化規(guī)律 1產生：在勻強磁

20、場里，繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動的線圈里產生的是正弦交變電流。 2規(guī)律： （1）函數(shù)形式：若N匝面積為S的線圈以角速度繞垂直于磁場方向的軸勻速轉動，從中性面開始計時，其函數(shù)形式為，用表示電動勢最大值，則有。其電流大小為。 （2）圖象：用以描述交流電隨時間變化的規(guī)律，如圖所示。1、某線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的轉軸勻速轉動，產生交變電流的圖象如圖所示，由圖中信息可以判斷（ ） A在A和C時刻線圈處于中性面位置 B在B和D時刻穿過線圈的磁通量為零 C從AD時刻線圈轉過的角度為27r D若從OD時刻歷時0.02 s，則在1s內交變電流的方向改變100次思路點撥：解決此類問題要把線圈在勻強磁場中的

21、具體位置與圖象上的時刻點對應好。由圖象可知本題中線圈從中性面開始轉動，電流瞬時值表達式為，由O到D完成一次周期性變化。解析：根據(jù)圖象，首先判斷出感應電流的數(shù)學表達式其中是感應電流的最大值，是線圈旋轉的角速度。另外應該進一步認識到線圈是從中性面開始旋轉，而且線圈旋轉一周，兩次經(jīng)過中性面，經(jīng)過中性面的位里時電流改變方向。從該圖形來看，在t=O、B、D時刻電流為零，所以此時線圈恰好在中性面的位置，且穿過線圈的磁通量最大；在A、C時刻電流最大，線圈處于和中性面垂直的位置，此時磁通量為零；從A到D時刻，線圈旋轉3/4周，轉過的角度為；如果從O到D時刻歷時0.02 s，恰好為一個周期，所以1s內線圈運動5

22、0個周期， 100次經(jīng)過中性面，電流方向改變100次。綜合以上分析可得，只有選項D正確。答案：D總結升華：矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，僅是產生交變電流的一種方式，但不是惟一方式。例如導體在勻強磁場中垂直磁場方向，按正弦規(guī)律運動切割磁感線也產生正弦交流電。舉一反三【變式】如圖所示，單匝矩形線圈的一半放在有界勻強磁場中，中心軸線與磁場邊界重合，線圈繞中心軸線按圖示方向（從上向下看逆時針方向）勻速轉動， t=0時線圈平面與磁場方向垂直，規(guī)定電流方向沿abcd為正方向，則下圖中能表示線圈內感應電流隨時間變化規(guī)律的是（ ）答案：B解析：內，ab一側的線框在磁場中繞轉動產生正弦交流電，電流方向由楞次定律

23、判斷為dcba且越來越大。內，ab一側線框在磁場外，而dc一側線框又進入磁場產生交流電，電流方向為dcba且越來越小，依次類推，可知圖象為B。題型二 交變電流的有效值的計算 （1）在計算有效值時“相同時間”至少取一個周期或周期的整數(shù)倍，公式有和。讓交流和直流通過相同的電阻而產生的電熱相等，從而求出有效值。 （2）交流電流表，交流電壓表的示數(shù)均為有效值。 （3）在求解交流電的電功、電熱、電功率時，要按照有效值的定義求解。2、多數(shù)同學家里都有調光臺燈、調速電風扇，過去是用變壓器來實現(xiàn)的，缺點是成本高、體積大、效率低，且不能任意調節(jié)燈的亮度或電風扇的轉速?，F(xiàn)在的調光臺燈、調速電風扇是用可控硅電子元件

24、來實現(xiàn)的。如圖所示為經(jīng)過一個雙向可控硅調節(jié)后加在電燈上的電壓，即在正弦交流電的每一個二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。調節(jié)臺燈上的旋鈕可以控制截去的多少，從而改變電燈上的電壓。那么現(xiàn)在電燈上的電壓為多少？思路點撥：電燈上的電壓就是此交變電流電壓的有效值。求電壓的有效值可根據(jù)有效值的定義。在相同的電阻上、經(jīng)過相同的時間、產生的熱量相等列式求解。解析：求電燈上的電壓，實際上就是求該交流電壓的有效值。由交變電壓有效值的定義，在一個周期內，而，由得交變電壓有效值為?？偨Y升華： （1）計算有效值時要注意根據(jù)“相同時間”內“相同電阻”上產生“相同熱量”列式求解。 （2）利用兩類公式和可分別求得電壓有

25、效值和電流有效值。 （3）若圖象部分是正弦交變電流，其中的和部分可直接應用的關系。舉一反三【變式】兩個相同的電阻，分別通以如圖所示的正弦交變電流和方波形交變電流，兩種交變電流的最大值相等，周期相等則在一個周期內，正弦式交流電在電阻上產生的焦耳熱與方波式交流電在電阻上產生的焦耳熱之比等于（ ） A3:1 B1:2 C2:1 D4:3答案：B解析：由正弦交變電流的有效值，此方波形交變電流的有效值， 因此，故正確答案選B。題型三交變電流的“四值”問題 1交流電的“四值”是指交變電流的最大值、瞬時值、有效值和平均值。 2部分電路和閉合電路的有關公式仍適用于正弦交流電路，應用時仍要分清電源（如發(fā)電機）和

26、外電路、電動勢和路端電壓等，而對交變電路特別要注意正確選用交流電的“四值”。一般常從圖象或瞬時值表達式入手，得出交流電的最大值、有效值，然后再按照電路知識及有關公式解決相關問題，但應注意“四值”的對應性。 3“四值”的使用前提 （1）在研究電容器的耐壓值時，應采用最大值。 （2）在研究某一時刻通有交流電的導體所受安培力（或安培力矩）時應采用瞬時值。 （3）在研究交流電通過導體產生的電功、電熱、電功率及確定保險絲的熔斷電流時，應采用有效值。 （4）在研究交變電流通過導體橫截面的電量時，應采用平均值。3、如圖所示，勻強磁場B=0.1 T，所用矩形線圈的匝數(shù)N=100，邊長ab= 0.2 m，bc

27、= 0.5 m，以角速度rad/s繞軸勻速轉動。當線圈平面通過中性面時開始計時，試求： （1）線圈產生的感應電動勢的峰值； （2）線圈中感應電動勢的瞬時值表達式； （3）由至過程中的平均電動勢值。思路點撥：線圈繞一垂直于磁場方向的軸勻速轉動產生交流電，產生的感應電動勢的峰值為，若從中性面開始計時，瞬時值的表達式為，平均感應電動勢可由求得。解析：（1）因線圈在勻強磁場中繞軸勻速轉動所以 又 所以314 V （2）由于線圈平面通過中性面開始計時，所以交流電瞬時值表達式V （3）計算t=0至過程中的平均電動勢 即 代入數(shù)值得200 V?？偨Y升華： （1）求線圈在勻強磁場中轉動時產生的正弦交流電的電動

28、勢的最大值時，可用公式求解，此時要注意別忘記線圈的匝數(shù)N。 （2）求線圈轉動過程中某段時間內的平均電動勢時，應用來求解，但應注意求時的正負及與的對應關系。舉一反三【變式】如圖所示，一個邊長L=10 cm，匝數(shù)N=100匝的正方形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁感線的對稱軸勻速轉動，磁感應強度B = 0.50 T，角速度rad/s，外電路電阻R=4. 0，線圈內阻r=1. 0。 （1）求線圈轉動的周期和感應電動勢的最大值； （2）寫出線圈由圖中所示位置開始計時時，感應電動勢的瞬時表達式； （4）求交流電壓表的示數(shù)。解析： （1）s=0. 2s （2）題圖示位置為交流電最大值，瞬時值表達式為 （

29、3）電動勢有效值 交流電壓表示數(shù)V。題型四電感、電容對交流電的影響比較項目電感電容阻礙作用的名稱感抗容抗阻礙作用產生的原因電流變化時線圈中產生自感電動勢阻礙電流的變化電壓變化時電容反復充放電，板上積聚的電荷阻礙電流的變化阻礙作用大小的因素跟自感系數(shù)、交變電流頻率有關跟電容量、交變電流頻率有關交流電路中的應用通直流、阻交流通低頻、阻高頻通交流、隔直流通高頻、阻低頻4、如圖所示，當交流電源的電壓有效值為220 V，頻率為50 Hz時，三只電燈的亮度相同，當電源電壓不變只將交流電源的頻率改為100 Hz時，則各燈亮度變化情況為：a燈，b燈，c燈（填“變亮”“變暗”或“不變”）。思路點撥：電源電壓不變

30、指電壓有效值不變，當頻率變大時，容抗變小，感抗變大，電阻阻值R不變。根據(jù)三者變化情況再應用部分電路歐姆定律即可得解。解析：頻率變大，電容器容抗減小，又電壓不變，故a燈變亮；頻率變大，電感線圈的電感變大，又電壓不變，故b燈變暗；頻率的變化對電阻R無影響，故c燈亮度不變。答案：變亮 變暗 不變總結升華：減小電感和電容對交變電流的阻礙作用的方法： （1）減小電感阻礙作用方法是減小電感，降低交變電流頻率。 （2）減小電容阻礙作用方法是增大電容，增大交變電流頻率。舉一反三【變式】如圖所示，在電路兩端加上交流電，保持電壓不變且使頻率增大，發(fā)現(xiàn)各燈的亮暗情況是：燈1變暗、燈2變亮、燈3不變，則M、N、L中所

31、接元件可能是（ ） AM為電阻，N為電容器，L為電感線圈 BM為電感線圈，N為電容器，L為電阻 CM為電容器，N為電感線圈，L為電阻 DM為電阻，N為電感線圈，L為電容器答案：B解析：由題意可知，電路兩端所加交流電的電壓不變，只是頻率增大。電感線圈由于自感現(xiàn)象有“通低頻、阻高頻”的特點，所以元件M為電感線圈。電容器對交變電流有“通高頻、阻低頻”的特點，所以元件N為電容器。燈3的亮度不變說明元件L是一個對交變電流頻率變化無反應的元件，為一電阻，故正確選項為B。題型五交變電流綜合問題的分析 在解決交流電流綜合問題時，應注意以下幾點： （1）由于交變電流的大小和方向、電壓的大小和正負都隨時間周期性變

32、化，這就引起磁場、電場的強弱和方向周期性變化。因此，在研究帶電體在場中受力時，一定要細微地進行動態(tài)受力分析。 （2）分析具體問題時，要在研究分析物體在整個過程中各個階段的運動性質，建立起動態(tài)的物理圖象上下功夫，不能簡單地認為物體受力方向改變時，物體一定同時改變運動方向，要根據(jù)物體的初始狀態(tài)和受力條件這兩個決定因素來確定物體的運動性質。 （3）分析時還應注意由于交流電的周期性變化引起的分析結果出現(xiàn)多解的可能。5、如圖甲所示，M、N為中心有小孔的平行板電容器的兩極，相距D=1 m，其右側為垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度B=1T，磁場區(qū)域足夠長，寬為d=0. 01 m；在極板MN間加有如圖乙所示

33、的交變電壓（設N板電勢高于M板時，電壓為正），現(xiàn)有帶負電的粒子不斷從M板中央小孔處射入電容器內（粒子的初速可視為零，重力不計），取其比荷C/kg，試求： （1）在交變電壓第一個周期內哪些時刻進入電容器內的粒子能從磁場的右側射出。 （2）若上述交變電壓的周期可以變化，則其周期滿足什么條件時，才能保證有帶電粒子從磁場右側射出來。思路點撥：粒子要從磁場右側射出，它在磁場中做勻速圓周運動的半徑rd，又，則粒子進入磁場時速度必須滿足，帶電粒子在電場中先加速后減速，加速度大小均為，最后以滿足條件的速度v進入磁場。解析：（1）設加速時間為t，則 所以，代入數(shù)據(jù)解得s 所以在內，即在s進入電容器內的粒子將從磁

34、場右側射出 （2）帶電粒子加速的時間至少為s，則，所以s ?？偨Y升華：（1）明確題目所提供的交流電的變化規(guī)律。 （2）對物體（粒子）可能受到的力進行受力分析。 （3）結合物體（粒子）的運動狀態(tài)及題目當中的一些條件，特別是一些臨界條件列方程求解。舉一反三【變式】A、B表示真空中相距為d的平行金屬板，長為L，加上電壓后，其間電場可認為是勻強電場，在t=0 時，將圖乙中的方形波的交變電壓加在AB上，此時恰有一帶電微粒沿兩板中央飛入電場，如圖甲所示，微粒質量為m，帶電荷量為q，速度大小為v，離開電場時恰能以平行于金屬板飛出，求所加交變電壓的取值范圍（重力不計）。解析：若要微粒恰能平行金屬板飛出，就要使

35、微粒在離開金屬板的瞬間只有平行于金屬板的速度，微粒進入電場后，參與兩個方向的運動，水平方向做勻速直線運動，豎直方向（沿電場方向）每個周期內的前半周加速，后半周減速，由對稱性可知，當時，微粒僅有平行于金屬板的入射速度v，于是應滿足 其側位移 （臨界條件） 而 又因為 其中 解得。第二部分 變壓器知識要點梳理知識點一變壓器知識梳理1主要構造 由閉合鐵芯、原線圈和副線圈組成。2工作原理 電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化。變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢，所以盡管兩個線圈之間沒有導線相連，副線圈也能夠輸出電流?；ジ鞋F(xiàn)象是變壓器工作的基礎。3理

36、想變壓器 不考慮銅損（線圈電阻產生的焦耳熱）、鐵損（渦流產生的焦耳熱）和漏磁的變壓器，即它的輸入功率和輸出功率相等。 理想變壓器的基本關系式： （1）電壓關系：原副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)比。 有若干個副線圈時： （2）電流關系：只有一個副線圈時，原副線圈的電流跟它們的匝數(shù)成反比。 （3）功率關系：輸入功率等于輸出功率由及推出有若干副線圈時：或。4幾種常見的變壓器 （1）自藕變壓器調壓變壓器 （2）互感器 電壓互感器：如圖所示，原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈接電壓表。互感器將高電壓變?yōu)榈碗妷?，通過電壓表測低電壓，結合匝數(shù)比可計算出高壓電路的電壓。 電流互感器：如圖所示，原線圈串聯(lián)在

37、待測高電流電路中，副線圈接電流表?；ジ衅鲗⒋箅娏髯兂尚‰娏鳎ㄟ^電流表測出小電流，結合匝數(shù)比可計算出大電流電路的電流。疑難導析一、理想變壓器必須具有怎樣的條件 1鐵芯封閉性好，無漏磁現(xiàn)象，即穿過原副線圈兩繞組每匝的磁通量都一樣，每匝線圈中所產生的感應電動勢相等。原副線圈中產生的感應電動勢與匝數(shù)成正比，即。 2線圈繞組的電阻不計，所以原副線圈相當于無內阻的電源，感應電動勢與端電壓相等， 即，有變壓比成立。 3鐵芯中的電流不計，鐵芯不發(fā)熱，無能損現(xiàn)象。 由于滿足以上條件，所以變壓器工作時，能量損失不計，可以認為變壓器的輸出功率和輸入功率相等有成立，于是可得電流比關系。 4若理想變壓器有兩個或兩個以

38、上副線圈，見圖。 （1）任意兩個線圈的端電壓之比等于線圈的匝數(shù)之比，可以是原線圈和任一個副線圈之間，也可以是任意兩個副線圈之間。在圖中，有，。 （2）電流和匝數(shù)之間不再是反比關系。由輸入功率等于輸出功率，即和電壓關系可得出電流和匝數(shù)之間的關系。二、為什么理想變壓器線圈兩端的電壓與該線圈匝數(shù)總成正比關系？ 理想變壓器各線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比，不僅適用于原、副線圈各有一個的情況，而且適用于多個副線圈的情況，這是因為理想變壓器的磁通量全部集中在鐵芯內，穿過每匝線圈的磁通量的變化率是相同的，因而每匝線圈產生的電動勢相同，每組線圈產生的電動勢都和匝數(shù)成正比；在線圈內阻不計的情況下，線圈兩端的電壓等于

39、電動勢，故每組線圈兩端的電壓都與匝數(shù)成正比。特別提醒：以上結論只適用于各線圈繞在“回”字形鐵芯上的情景，若線圈在“日”字形鐵芯上，則上述結論不成立，因穿過各匝的磁通量不一定相同。三、理想變壓器有多個副線圈時，電壓、電流與匝數(shù)的關系 如圖所示，原線圈匝數(shù)為，兩個副線圈的匝數(shù)分別為和，相應電壓分別為、和，相應的電流分別為、和。根據(jù)理想變壓器的工作原理可得 由此可得 根據(jù)得: 將代入式得: 整理得: 以上式即為多個副線圈的理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關系和電流與匝數(shù)的關系。四、理想變壓器各物理量變化的決定因素 當理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)不變時，如果變壓器的負載發(fā)生變化，怎樣確定其他有關物理量的變化，

40、可依據(jù)以下原則判定。參見圖。 （1）輸入電壓決定輸出電壓，這是因為輸出電壓。當不變時，不論負載電阻R變化與否，不會改變。 （2）輸出電流決定輸人電流，在輸入電壓一定情況下，輸出電壓也被完全確定。當負載電阻R增大時，減小，則相應減?。划斬撦d電阻R減小時，增大，則相應增大（在使用變壓器時，不能使變壓器短路）。 （3）輸出功率決定輸入功率，理想變壓器的輸入功率與輸出功率相等，即，在輸入電壓一定的情況下，當負載電阻R增大時，減小，則變壓器的輸出功率減小，輸入功率也將相應減??；當負載電阻R減小時，增大，變壓器的輸出功率增大，則輸入功率也將增大。：一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為，電源電壓V，原線圈電路中

41、接入一熔斷電流=1A的保險絲，副線圈中接入一可變電阻R，如圖所示，為了使保險絲不致熔斷，調節(jié)R時，其阻值最低不能小于（） A440 B. 440 C880 D. 880答案：C解析：當原線圈電流時，副線圈中的電流（有效值）為=0. 5 A， 副線圈的輸出電壓有效值為=440 V。 因此副線圈電路中負載電阻的最小值為880，故選項C正確。知識點二遠距離輸電1關鍵 減小輸電線路上的電能損失，。2方法 （1）減小輸電線的電阻，如采用電阻率小的材料，加大導線的橫截面積。 （2）高壓輸電，在輸送功率一定的條件下，提高輸送電壓，減小輸送電流。3幾個常用關系式 （1）如圖所示，若發(fā)電站輸出電功率為P，輸出電

42、壓為U，用戶得到的電功率為， 用戶的電壓為，則輸出電流為：。 （2）輸電導線損失的電壓： （3）輸電導線損耗的電功率： 由以上公式可知，當輸送的電能一定時，輸電電壓增大到原來的n倍， 輸電導線上損耗的功率就減少到原來的。4遠距離輸電過程的示意圖 如圖所示。理想變壓器，特別提醒： （1）有關遠距離輸電的問題，應首先畫出遠距離輸電的電路圖，并將已知量和待求量寫在電路圖的相應位置。 （2）以變壓器為界將整個輸電電路劃分為幾個獨立的回路，每個回路都可以用歐姆定律、串并聯(lián)電路的特點和電功、電功率的公式等進行計算，聯(lián)系各回路的橋梁是原、副線圈電壓、電流與匝數(shù)的關系及輸入功率和輸出功率的關系。疑難導析一、理

43、解遠距離輸電中功率的損失 1遠距離輸電中，輸電線路上損失的功率，就是因為輸電導線有電阻，電流通過輸電導線發(fā)熱損失的功率。因此，也可以用或來計算，但必須理解清楚公式中的是輸電導線上的電壓損失，即，不要把輸電導線上的電壓損失與輸電線路的始端電壓U相混淆。 2如果遠距離輸電的電功率P不變，輸電電壓為U，輸電導線電阻為，則輸電導線上發(fā)熱損失的功率，因此輸電電壓若提高n倍，則減為原來的。二、理解輸電線上的電壓損失 輸電過程中，在輸電導線上不但有電能損失，也有電壓損失，如圖所示。 從發(fā)電廠輸送的電壓為U，電功率為P，用電設備兩端實際獲得的電壓為，電功率為。 輸電導線的電壓損失，輸電導線的電功率損失。：遠距

44、離輸電線路的示意圖如圖所示，若發(fā)電機的輸出電壓不變，則下列敘述中正確的是（ ） A升壓變壓器的原線圈中的電流與用戶用電設備消耗的功率無關 B輸電線中的電流只由升壓變壓器原副線圈的匝數(shù)比決定 C當用戶用電器的總電阻減少時，輸電線上損失的功率增大 D升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓答案：C解析：變壓器的輸入功率、輸入電流的大小是由次級負載消耗的功率大小決定，所以A、B錯誤。用戶用電器總電阻減小時，消耗功率增大，輸電線中的電流增大，線損增加，C正確升壓變壓器的輸出電壓等于線上損耗電壓加上降壓變壓器電壓，D錯誤?？偨Y升華：本題考查了對變壓器輸電線路中電壓、電流、功率等關系的理解，只要理解電

45、路各部分相應物理量之間的關系，不難作答，但對于平時學習中只死記結論，未理解基本規(guī)律和內在本質的考生，解答本題時錯答比例仍較高。近幾年電能輸送類試題在高考中出現(xiàn)幾率較少，但電能的輸送與生產、生活密切相關，復習時應予注意。典型例題透析題型一理想變壓器基本關系式的應用 處理這類問題應牢牢抓住理想變壓器的幾個基本關系式：電壓關系，電流關系，功率關系，且理想變壓器的輸入功率由輸出功率決定。 如果變壓器有多個副線圈，據(jù)能量守恒定律，應有：原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，即。公式仍成立，但不再有的關系。1、如圖所示電路，變壓器初級線圈匝數(shù)=1 000匝，次級有兩個線圈，匝數(shù)分別為= 500匝，=200

46、匝，分別接一個R=55的電阻，在初級線圈上接入=220 V交流電。求： （1）兩次級線圈輸出電功率之比； （2）初級線圈中的電流。思路點撥：對理想變壓器已知、及，可由、，求出、，再根據(jù)，求出，又由歐姆定律可求出及，再由或，可求得。解析： （1）對兩個次級線圈有、 所以 又，所以 （2）由歐姆定律得A，A 對有兩個次級線圈的變壓器有 所以1.16 A。總結升華：對于有兩組以上副線圈的變壓器，電壓與匝數(shù)成正比關系成立，而電流與匝數(shù)成反比的規(guī)律不成立。但在任何情況下電流的關系都可以根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率進行求解。即或。舉一反三【變式】一臺理想變壓器，其原線圈2 200匝，副線圈440匝，并

47、接一個100的負載電阻，如圖所示。 （1）當原線圈接在44 V直流電源上時，電壓表示數(shù)為多少？電流表示數(shù)為多少？ （2）當原線圈接在220 V交變電源上時，電壓表示數(shù)為多少？電流表示數(shù)為多少？此時輸入功率為多大？變壓器效率為多大？思路點撥：變壓器是利用互感的原理工作，只能改變交流電的電壓和電流，不能改變直流電的電壓和電流，對理想變壓器有，。解析： （1）原線圈接在直流電源上時，由于原線圈中的電流恒定，所以穿過原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化，副線圈兩端不產生感應電動勢，故電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)也為零。 （2）由得44 V（電壓表讀數(shù)）0.44 A（電流表讀數(shù)）19.36 W，效率。題型二 理想

48、變壓器的動態(tài)分析問題 理想變壓器的動態(tài)分析問題，大致有兩種情況： 一類是負載電阻不變，原副線圈的電壓，電流，輸入和輸出功率隨匝數(shù)比變化而變化的情況。 另一類是匝數(shù)比不變，上述各量隨負載電阻變化而變化的情況。 不論哪種情況都要注意： （1）根據(jù)題意弄清變量與不變量。 （2）要弄清“誰決定于誰”的制約關系，即理想變壓器各物理量變化的決定因素。 動態(tài)分析問題的思路程序可表示為：2、如圖所示電路中的變壓器為理想變壓器，S為單刀雙擲開關。P是滑動變阻器R的滑動觸頭，為加在原線圈兩端的交變電壓，、分別為原線圈和副線圈中的電流。下列說法正確的是（ ） A保持P的位置及不變，S由b切換到a，則R上消耗的功率減小 B保持P的位置及不變，S由a切換到b，則減小 C保持P的位置及不變，S由b切換到a，則增大 D保持不變，S接在b端，將P向上滑動，則減小 思路點撥：保持P的位置不變就是負載電阻不變，原線圈上的電壓不變，改變匝數(shù)比，由可知發(fā)生變化，又由知發(fā)生變化，再由可知，發(fā)生變化。若不